DE4404218A1 - Anorganische Feststoff-Suspensionen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue, wäßrige Suspension, die mindestens ein feinteiliges anorganisches Pulver enthält.

Suspensionen von anorganischen Feststoffen, insbesondere von anorganischen Pig­ menten, Ton oder tonhaltigen Pulvermischungen werden bei der Herstellung von Gegenständen aus Keramik, Lacken und Papier sowie als Bohrspül- und Absorp­ tionsmittel, z. B. in der Lebensmittelindustrie, verwendet. Zudem finden diese wäß­ rigen Suspensionen auch bei der Aufarbeitung von Pigmenten sowie Tonen An­ wendung.

Bekanntermaßen werden wäßrigen Suspensionen von anorganischen Feststoffen oder Pulvermischungen Verflüssiger beigefügt, die die Viskosität vermindern und diese gleichzeitig vor Koagulation und Flockung schützen. Hohe Pulverkonzen­ trationen bewirken aufgrund der Pulver-Pulver-Wechselwirkung eine hohe Visko­ sität. Verflüssiger mindern nach verschiedenen Mechanismen eben diese Wechsel­ wirkungen und bewirken eine Herabsetzung der Viskosität. Hochviskose Suspen­ sionen weisen eine Reihe von Problemen bei der Verwendung auf, wie bei­ spielsweise Verlaufsstörungen in Streichfarben oder Blasenbildung bei der Keramikherstellung.

Aufgrund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten anorganisch wäßriger Fest­ stoffsuspensionen ist ein großer Bedarf an stark wirksamen Verflüssigern vor­ handen, vor allem an denen, die bereits in geringen Mengen in der Lage sind stabile wäßrige Suspensionen mit niedriger Viskosität zu bilden.

Bekannte Verflüssiger sind Natriumsilikate, Natriumpolyphosphate sowie ver­ schiedene organische Polyelektrolyte, wie Alginate, Pektine, Carboxymethyl­ cellulose oder Polyacrylate ("Dispersants" in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3^rd Ed., Vol. 7 (1979) S. 833-848). Chelatbildende organische Phosphonate sind ebenfalls als Verflüssiger bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung stabiler, niedrigviskoser Suspensionen von anorganischen Feststoffen in Wasser. Es wurde nun gefunden, daß eine wäßrige Suspension mindestens eines feinteiligen anorganischen Pulvers in Gegenwart geringer Mengen mindestens eines aus­ gewählten Salzes eines Phosphorsäurediesters eine besonders niedrige Viskosität aufweist. Als Verflüssiger waren bislang nur gut lösliche Salze und chelatbildende Verbindungen bekannt. Umso erstaunlicher war es, daß die schwerlöslichen Phos­ phordiestersalze trotz des fehlenden Chelateffektes eine starke Viskositätsernie­ drigung zeigen.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit eine wäßrige Suspension, die mindestens ein feinteiliges Pulver enthält, wobei die Suspension mindestens ein einwertiges Salz eines Phosphorsäurediesters der allgemeinen Formel

mit

M = einwertiges Kation und
R = organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste gleich oder ungleich sein können, enthält.

Besonders bevorzugt sind die Alkalimetallsalze von Phosphorsäurediestern mit C₆ bis C₁₀ aliphatischen Resten, wie beispielsweise Natriumphosphorsäuredioctylester. Zu den erfindungsgemäßen Verbindungen gehören auch Phosphorsäurediester, die organische Reste mit Heteroatomen, aromatische oder nicht aromatische Ringstrukturen enthalten.

Die erfindungsgemäße wäßrige Suspension kann auch geringe Mengen an freiem Phosphorsäurediester oder Phosphorsäuremonoester und deren Salze enthalten.

Besonders bevorzugt ist eine Suspension, die neben dem erfindungsgemäßen Salz eines Phosphorsäurediesters auch alkalimetallhaltige, anorganische Verflüssiger enthält, wie beispielsweise Natriumcarbonat, Natriumsilikat oder Natriumpoly­ phosphat.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen wäßrigen Suspension ist das anorganische Pulver mindestens ein anorganisches Pigment.

Anorganische Pulver im Sinn dieser Erfindung sind insbesondere Pigmente, wie beispielsweise Eisenoxide oder TiO₂, mineralische Schichtsilikate, wie beispiels­ weise Kaolinit oder Smectite, und deren Gemische mit anderen feinteiligen Fest­ stoffen, wie beispielsweise Quarz, Feldspat, Knochenasche. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen wäßrigen Suspension ist das anorganische Pulver ein Ton oder ein Gemisch aus mehreren Tonen. Als Ton im Sinne der Erfindung sind tonhaltige Pulvergemische zur Herstellung von Hartporzellan, Knochenporzellan oder Steinzeug bevorzugt.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die anorga­ nischen Feststoff-Suspensionen zusätzlich andere Verflüssiger auf anorganischer oder organischer Basis enthalten.

Die erfindungsgemäße Suspension enthält je nach Anwendung unterschiedliche Mengen an den erfindungsgemäßen Pulvern und dem Salz des Phosphorsäuredi­ esters als Verflüssiger. In der Regel können pumpbare Suspensionen bis zu 75 Gew.-% Feststoff enthalten. Gießbare Suspensionen enthalten in der Regel 60 bis 70 Gew.-% Feststoff. Die optimale Menge an den erfindungsgemäßen Verflüssigern ist je nach Pulver unterschiedlich.

Die Menge des erfindungsgemäßen Salzes des Phosphorsäurediesters beträgt 0,05 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Pulvermenge.

Bei der wäßrigen Suspension kann es sich auch um eine Mischung aus mehreren wäßrigen Suspensionen handeln.

Die Einzelkomponenten der erfindungsgemäßen Suspensionen werden bei Raum­ temperatur solange miteinander verrührt bis eine homogene Mischung entstanden ist.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In einem 700-ml-Kunststoffbecher wurden 175 g entionisiertes Wasser mit den in Tabelle 1 angegebenen Mengen an Natriumphosphorsäuredioctylester (Diestersalz) vorgelegt. 325 g einer Hartporzellanmischung, bestehend aus etwa 50 Gew.-% Kaolin und 50% Quarz und Feldspat und 0,3 Gew.-% Natriumsilikat, werden innerhalb von 5 Minuten dem Wasser zugegeben, wobei die Lösung mit einer Disolverscheibe gerührt wird. Nach weiteren 5 Minuten wurden die Suspensionen abgefüllt. Die Viskositäten der Suspensionen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Als Vergleichssuspension (Beispiel 1f) diente eine in analoger Weise, jedoch ohne Zugabe von Phosphorsäurediester, hergestellte Suspension. Die Viskosität dieser Suspension ist ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Viskositäten der 65%igen Suspensionen aus Porzellanpulver und Natriumphosphorsäuredioctylester

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Eine Suspension wurde analog zu Beispiel I mit 1,63 g (0,5 Gew.-%) Natrium­ phosphorsäuremonooctylester hergestellt. Die Viskosität der Suspension betrug 1680 mPa·s bei 25°C.

Beispiel 3

Eine Suspension wurde, nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1, aus 175 g entionisiertem Wasser, 0,98 g (0,30 Gew.-%) Natriumphosphorsäuredioctylester und 325 g einer Hartporzellanmischung, die kein Natriumsilikat enthält, herge­ stellt. Die Viskosität der Suspension betrug 430 mPa·s bei 25°C.

Bei einer Vergleichssuspension ohne Phosphorsäurediesterzusatz wurde eine Vis­ kosität von über 30 000 mPa·s bei 25°C gemessen.

Claims (5)

1. Wäßrige Suspension, die mindestens ein feinteiliges anorganisches Pulver enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mindestens ein einwertiges Salz eines Phosphorsäurediesters der allgemeinen Formel mit
M = einwertiges Kation und
R = organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste gleich oder ungleich sein können, enthält.

2. Wäßrige Suspension nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Pulver mindestens ein anorganisches Pigment ist.

3. Wäßrige Suspensionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Pulver Ton oder ein Gemisch aus mehreren Tonen ist.

4. Wäßrige Suspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen weiteren Verflüssiger auf anorganischer oder organischer Basis enthält.

5. Wäßrige Suspensionen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen des Salzes des Phosphorsäure­ diesters 0,05 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Pulvermenge, beträgt.